三星半导体：区域架构将在下一代汽车设计中取代域架构

当代汽车因其先进的可移动高级计算系统被称为“车轮上的计算机”，驾驶员可以借助全套的车载信息娱乐系统和高级驾驶辅助系统（ADAS），以提升驾驶体验、驾驶安全和燃油效率等性能。随着这些系统在高端和主流车型中的逐渐普及，采用一种先进又具有竞争优势的电子架构成为了汽车制造商的主要目标。

为了实现这一目标，汽车需要从高度机电一体化的终端，逐步转向智能化、可扩展、可迭代升级的移动电子终端。然而，现有的电子架构限制了汽车转型的发展需求，促使研发人员从原有的硬件定义系统，转向由软件定义系统。

软件定义汽车的开发和战略部署，为消费者和汽车制造商带来诸多好处。首先，升级的安全系统可以更好地保障驾驶员与乘客的行车安全。其次，由于汽车软件可以通过类似于手机软件更新的方式，实现线上更新、下载最新安全功能等一系列服务，所以软件定义汽车，能随着时间的推移仍保持高价值。最终，汽车制造商在汽车售出后，仍可以把新的软件功能作为附加服务获取利润。然而，传统汽车架构需要更新迭代才能实现这一转型。

接下来，让我们详细了解如今的汽车主流架构，以及在现代智能汽车中支持软件定义系统所需的必要条件。

在现有的架构中，关键功能（如转向助力、制动防抱死、车门和座椅控制及空调）被划分为独立的系统，每个系统包含的传感器和执行器连接到专用的电子控制单元（ECU） 。这些独立的ECU按类似的功能进行分组，并连接到域控制器，如高级驾驶辅助系统（ADAS）域控制器或车载信息娱乐系统 （IVI）域控制器。每个域控制器连接到一个中央网关，该网关可以根据需要在域之间传输信息（见图1）。

▲图 1 域的电子控制单元连接到一个中央网关，以便在域之间进行通信。

这种架构在传感器和执行器与电子控制单元（ECU）距离较近且可以独立完成运算时非常高效。此外，域架构非常灵活，通过增加ECU、传感器和执行器即可在车辆上添加新功能。

然而，域架构的缺点是需要大量的电缆来连接传感器和执行器与电子控制单元（ECU）。当传感器和执行器距离较远或分布在车辆的多个位置时，需要更多的电缆，配置也变得更复杂。如今，普通车辆有100多个ECU，电缆可达数公里长，车辆中的电缆线束成为除了发动机和底盘外最重的组成部分。

随着各种车内及车辆安全应用变得越来越复杂，车辆的计算能力须大幅提高，以满足运算需求。事实上，每辆汽车的代码行数预计将以40%的年复合增长率增长，到2030年将增长至超过3亿行代码（见图2）。

▲图 2 控制软件定义车辆所需的代码行数正在迅速增加。

因此，提高计算处理能力对汽车的更新迭代必不可少。考虑到汽车在使用过程中，可能增加新的服务项目，相应地便需要扩展计算处理能力和带宽，以满足增加的服务需求。

为了避免车辆过时淘汰，为未来软件需求作出预留，下一代汽车电子架构，应具备处理复杂计算和通信的能力。汽车制造商，正越来越多地采用区域架构，以应对需求的日益增长。

在区域架构中，系统并非按功能域进行分区，而是将车辆某范围内的所有功能，就近连接到一个区域网关上。每个网关，通过一个多千兆以太网通信通道，与其他区域网关及中央网关相连（见图3）。这意味着，为各个功能板块供电的电缆会明显减少。

▲图 3 区域架构按区域而非按相似性分离功能，以尽量减少为各个功能供能所需的电缆数量。

区域架构带来的性能优化：

● 简化布线：传感器和执行器更接近网关，网关与中央处理器之间的连接变成高速网络，而非复杂的汽车线束。

● 高性能中央计算：中央处理模块提供足够的处理能力，支持车辆内所有功能的计算。

● 以太网主干：以太网使得数据在传感器和中央处理模块之间的传输更加高效，以提高处理速度。

域架构向区域架构的转变，可满足下一代汽车更复杂的处理和计算需要。然而，两者对内存和存储的要求，也大有不同。

我们的下一篇文章将深入探讨内存与存储需求，并揭秘三星的内存和存储器解决方案如何帮助汽车制造商实现持续创新，并在快速发展的汽车行业中保持竞争力。

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